[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) \J g#X:d  
应用示例简述 5*'N Q010  
1. 系统细节 Vk=<,<BB  
 光源 zQ^[=siZ}  
— 高斯激光束 BqAwo  
 组件 R2f,a*>  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 T<,tC"  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差
=U|SK"oO  
 探测器 v"TH[}C9D  
— 视觉感知的仿真 4KB?g7_*  
— 高帽，转换效率，信噪比 *Z(C')7r  
 建模/设计 e
%7P$.  
— 场追迹： MNE)<vw>  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 S(s~4(o>8  
8j+;Xlh  
2. 系统说明 9:5NX3"p  
#Ih(2T i  
9jBr868  
oK[,xqyA  
3. 建模&设计结果 E&v-(0  
S8<aq P  
不同真实傅里叶透镜的结果： O/@[VPf  
?E+XD'~  
i<![i5uAI  
~<R~Q:T  
4. 总结 *xKR;?.  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 I9aber1  
Y^f|}YO%y  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 Jrl xa3 [  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $o^}<)DW  
>H! 2Wflm  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 9 f+7vC
A  
QY!A[!6h  
应用示例详细内容 '93&?  
/iy/2x28>  
系统参数 > [7vXm4  
O#k+.LU  
1. 该应用实例的内容 nV1
, ):kh  
N~YeAe~+  
KcE=m\h  
~A( Pa-  
-ybupUJcbv  
2. 仿真任务 =#Jb9=zdR  
zSO9 U  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 R/7l2*  

N11am  
3. 参数：准直输入光源 (C|%@61S  
7va%-&.&t  
wz57.e!Me=  
]a()siT  
4. 参数：SLM透射函数 %
8/$CR  
M~
4!gKs  
|ipppE=  
5. 由理想系统到实际系统 nNr3'6lz  
LGkKR{ep(  
yO)Qg*r  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 |m%&Qb  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 !.A>)+AK  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 3h>Ji1vV  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 -K{ID$!p  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 B^Q#@[T   
A{k@V!A%  
DX|kO  
$}829<gh7  
f$/D?q3N  
应用示例详细内容 L r,$98D
y  
K':f!sZ&2  
仿真&结果 dK-G%5)r  
fHiCuF  
1. VirtualLab中SLM的仿真 VQCPgs  
2;3q](d   
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 t%%I.zIV7  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 2+'&||h  
 为优化计算加入一个旋转平面 `i}\k  
1VeCAx[e  
Hi9]M3Ub  
hN.#ui5 $  
2. 参数：双凸球面透镜
$]vR,E  
a7Jr} "B  
&sW/r::,  
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 {|fA{ Q_R  
 由于对称形状，前后焦距一致。 # a3Q<%V  
 参数是对应波长532nm。 |(/"IS]  
 透镜材料N-BK7。 %w@(V([(c  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 Yv{AoL~  
i-Z@6\/a5  
@U&|38  
.sLx6J%  
-*WD.|k  
BH}u\K  
3. 结果：双凸球面透镜 /f#sg7)  
Nb$)YMbA  
WN0^hDc-  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 sU`#d  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 8z+ CYeV  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 wC[J=:]tA5  
1*a2s2G '  
F8
pLA@7[  
;%U`P8b!  
JsH9IK:  
4. 参数：优化球面透镜 =.uE(L`]NA  
uto4bs:  
OaEOk57%de  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 Q=+KnE=h  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 # wG}T .*  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 WUHijHo5(8  
 透镜材料同样为N-BK7。 $,R|$0B7  
UCl,sn  
5VISP4a  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 P'g$F<~V  
lc*<UZR  
kQYX[e7n  
P[D^*}  
5. 结果：优化的球面透镜 VPf=LSxJe  
7ZN0_Qs  
x;kW }U  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。  snX5mD  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 Ru2kC} Dx!  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 ]mYY1%H8M  
nqr[HFWs  
2jA-y!(e  
D;m>9{=  
6. 参数：非球面透镜 $+-2/=>Xk  
,
\ov$
biL  
|LWG7 ZE  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 B!6?+<J"  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 o AvX(  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 ;jS~0R  
Eufw1vDa  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 '9*(4/,UJJ  
:IvKxOv  
u6;SgPw  
 {|a=  
i#=s_v8  
7. 结果：非球面透镜 SBZqO'}7  
@LqLtr@A  
a}EO7tcg,  
 生成期望的高帽光束形状。 ;(5b5PA  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 CM|?;PBuv  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 `2()Vf  
[AA'Ko  
OLg=kF[[  
&3#19v7/  
*#\da]"{  
8. 总结 `2
.[
8%6  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 <xv@us7  
R9xhO!  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 6
8 vu  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 $qO%lJ:  
mW-4  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 .EpcMXT%  
9=YX9nP  
扩展阅读 *jE>
(J`  
@A?Ss8p'  
扩展阅读 ^qvN:v$1  
 开始视频 v!~tX*q  
-     光路图介绍 yUd>EnQna  
 该应用示例相关文件： $S Kax#[  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计  'ONCz  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 ^E-BB 6D  
hc#Sy:T>  
}Y9= 3X  
QQ：2987619807 jTHgh>n